JP5582104B2

JP5582104B2 - 地下外壁構造

Info

Publication number: JP5582104B2
Application number: JP2011155398A
Authority: JP
Inventors: 直也永尾; 宏征田中
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2031-07-14
Also published as: JP2013019232A

Description

本発明は、鋼矢板壁を二重に設けた構造の地下壁体構造に関するものであり、建築物の地下外壁などに適用される。

従来、建築物などの地下外壁としては、鉄筋コンクリート造の地下外壁（以下、ＲＣ壁と呼ぶ）が多用されている。一方、大幅なコスト削減や工期短縮を行うためには、従来の地下外壁構造においてＲＣ壁を構築せずに、複数の鋼矢板のみで地下外壁を構成することも考えられる。

鋼矢板で構築された地下外壁の例としては、特許文献１〜３に記載される技術が挙げられる。特許文献１〜３の技術は、それぞれ隣り合う鋼矢板の連結構造を工夫し、鋼矢板相互の長手方向の移動を拘束して地下外壁にかかるせん断力を伝達するものである。

しかしながら、特許文献１〜３では、鋼矢板どうしを連結する継手部の漏水対策について何ら考慮されていないほか、連結構造を構成するための製造・加工コストがかかる。

継手部の漏水対策としては、最も端的には、継手部を略全長にわたって溶接すればよい。また、これにより、鋼矢板相互の長手方向の移動が拘束されせん断力を伝達することも可能になる。

特許文献４には、継手部の自動溶接を容易にするため、該鋼製壁の片側に仮設鋼材を打設して仮設鋼製壁を形成し、鋼製壁と仮設鋼製壁とで挟まれた領域内の土砂を除去し、前記鋼製壁の継手部を洗浄した後、該継手部を自動溶接する技術が開示されている。

この技術は大変有効であるが、一方で、施工条件によっては、土砂の除去や洗浄に手間がかかる場合もある。

特許文献５には、ハット形状の鋼矢板を半ピッチずらして、横断面形状が逆向きとなるように反転させて、重ね合わせる土留め鋼材の技術が開示されている。この構造は鋼矢板の継手どうしの連結部を溶接しなくても止水性に優れる。

ただし、この構造だけでは、壁体にかかるせん断力を、継手部および二重に打設された土留め鋼材どうしの接触部分に働く摩擦力でしか伝達することができないので、地下外壁構造としては必ずしも十分でない。

国際公開２０１０／９２７８２号パンフレット国際公開２０１０／９２７８８号パンフレット国際公開２０１０／９２７９３号パンフレット特開２００４−２４４８４８号公報特開２００６−２５７８０６号公報

本発明は、上述のような従来技術における課題の解決を図ったものであり、鋼矢板で構成される地下外壁構造において、鋼矢板の継手どうしの連結部を溶接しなくても、止水性に優れかつ壁体にかかるせん断力を有効に伝達することが可能な地下外壁を提供することを目的としている。

本発明の地下外壁構造は、鋼矢板を連結して構築された平行またはほぼ平行に位置する第１鋼矢板壁と第２鋼矢板壁を備える地下外壁構造であって、前記第１鋼矢板壁の継手どうしの連結部と前記第２鋼矢板壁の継手でない個所とが矢板法線方向に重なっており、かつ、当該重なる位置で前記第１鋼矢板壁と第２鋼矢板壁とが鋼矢板の長手方向に実質的に接しており、前記第１鋼矢板壁と第２鋼矢板壁の少なくとも一部が結合されて一体となっており、前記第１鋼矢板壁および第２鋼矢板壁のいずれか一方の鋼矢板壁の下端は地盤の支持層に到達しており、もう一方の鋼矢板壁の下端は前記支持層よりも上の高さにあることを特徴とするものである。

鋼矢板で構築される鋼製壁を二重構造とし、一方の鋼製壁における鋼矢板どうしの継手部に対応して、これを塞ぐようにもう一方の鋼製壁における鋼矢板の継手部でない個所が接して配置されることで、継手部の漏水が抑制される。

なお、本発明において実質的に接しているとは、物理的に接している場合だけでなく、鋼矢板のサイズや施工条件によって必ずしも一概に言えない面もあるが、二重の鋼製壁が結合されて一体になっている状態において、継手どうしの連結部と継手でない個所とが重なる位置で、およそ１０センチ以下程度で近接していることを意味する。

さらに、これら二重の鋼製壁が結合されて一体になっていることから、連結によって鋼製壁相互が拘束しあい、またそれぞれの鋼製壁を構成する個々の鋼矢板についても上下方向の変位が拘束されるので、壁体にかかるせん断力を伝達することができる。加えて、鋼製壁が一体化された二重構造になっているので、土圧に対する壁体の剛性も大きい。
土圧に対する耐力の観点では、環境によっては２つの鋼矢板壁の両方とも支持層まで根入れされていなくてもよい。そこで、この場合は、土圧を受ける側に位置する鋼矢板壁を短くすることで、使用する鋼材のコストを低減することができる。

第１鋼矢板壁と第２鋼矢板壁との結合は、コーピング、溶接、ボルト、ドリルねじ等、公知の結合手段を用いればよい。

このとき、両方の鋼矢板壁の頭部どうしで結合すれば、鋼矢板打設後に結合の作業をするための背面の掘削を削減でき、また結合作業も容易である。

本発明の地下外壁構造において、第１鋼矢板壁および第２鋼矢板壁を構成する鋼矢板は、ウェブと該ウェブの両端に設けられた一対のフランジと該フランジの一端に設けられた腕部とからハット形状に形成され、腕部の先端に継手が非対称形に設けられ、横断面形状を同一方向にそろえて連結できるようにした非対称Ｕ形鋼矢板を用い、かつ鋼矢板壁の矢板法線方向からみて、第１鋼矢板壁における鋼矢板の継手どうしの連結部と第２鋼矢板壁における鋼矢板のウェブとが重なっている構造であるのが好ましい。

このような構造であれば、一種類の形状の鋼矢板で地下外壁構造を構成することができる。ただし、本発明における鋼矢板は必ずしも非対称Ｕ形鋼矢板に限定されるものではない。

さらに、第１鋼矢板壁を構成する鋼矢板の継手どうしの連結部に、第２鋼矢板壁の凹部側の面が実質的に接しているように配置されていればさらに好ましい。このような構造とすることで、第１鋼矢板壁と第２鋼矢板壁とが壁体延長方向にわたって近接するので壁体としての厚さが小さくなって少ない施工スペースで済む。

本発明の地下外壁構造は、鋼矢板の継手どうしの連結部を溶接しなくても、止水性に優れかつ壁体に係るせん断力を伝達させることが可能である。そのため、本発明の地下外壁構造は、これを備える建築物の耐震性の向上にも有効である。

本発明に係る地下外壁構造の一実施形態を示す横断面図である。図１の実施形態に対応する斜視図である。図１の実施形態に対応する鉛直断面図である。本発明に係る地下外壁構造の他の実施形態として、第１、第２鋼矢板壁の上端の高さが異なる場合の実施形態を示す斜視図である。本発明に係る地下外壁構造のさらに他の実施形態を示す横断面図である。

図１、図２は、本発明に係る地下外壁構造の一実施形態を示したものである。

これらの図において、第１鋼矢板壁１１および第２鋼矢板壁２１は、同じ形状のハット形鋼矢板１２、２２で構成されており、第１鋼矢板壁１１における鋼矢板１２どうしの継手連結部１５に、第２鋼矢板壁２１におけるハット形鋼矢板２２のウェブ２３の凹部側の面が接するように配置されている。その結果、地下壁体１は、第１鋼矢板壁１１と第２鋼矢板壁２１とが実質的に接するように配置された二重構造になっている。

さらに、第１鋼矢板壁１１と第２鋼矢板壁２１とは、図３に示されているようにコンクリートでコーピングされることにより頭部どうしが連結されている。図中、符号２はコーピング部を示す。

第１鋼矢板壁１１の継手連結部１５と第２鋼矢板壁２１のウェブ２３面とは、止水性の観点からは接触しているのが理想である。しかし、施工上の都合等によって両者の間隔が多少空いていたとしても、継手連結部１５、２５の位置が一致しないことで浸透路長を稼ぐことができるとともに、鋼矢板壁１１、２１間に詰まった土砂によって良好な止水性が発揮される。

前述のように、本発明では間隔が１０センチ以下程度であれば実質的に接していると考えることができる。鋼矢板壁が近接していることで、当然ながら施工スペースも小さくて済む。

また、第１鋼矢板壁１１と第２鋼矢板壁２１とが結合されて一体になっていることから、鋼矢板壁１１、２１相互が拘束しあい、またそれぞれの鋼矢板壁鋼矢板壁１１、２１を構成する個々の鋼矢板１２、２２の上下方向の変位が拘束されるので、壁体１にかかるせん断力を伝達することができる。さらに、壁体１に係る土圧に対しても高い剛性を備える。

また、この形態では、コーピングで頭部どうしが結合されているので、壁体１上部の露出個所の化粧になるほか、壁体１に受ける土圧をコーピング部２が圧縮荷重として受けることで鋼矢板壁１１、２１間の荷重伝達を効果的にすることができる。

鋼矢板壁１１、２１どうしの結合手段は、コーピング以外にも鋼製壁の延長方向に沿って適当な間隔で溶接、ボルト止め、ドリルねじによる接合等、公知の手段を用いることもできる。

第１鋼矢板壁１１と第２鋼矢板壁２１の間に多少の隙間がある場合は、別の鋼材を介して結合することもできる。もちろん２種以上の手段を併用してもよい。ただし、ボルト止め等鋼矢板（壁）に孔をあける結合手段では、止水性を損なわないよう、結合の位置、数等に留意すべきである。

また、第１、第２鋼矢板壁１１、２１上端は、通常は図３に示しているように地表面近くであることが多いが、その他のバリエーションも考えられる。例えば、地下外壁１の直上に上部構造物（コンクリート基礎や地上部における壁等）があれば、鋼矢板壁１１、２１の上端を突出させて上部構造のコンクリート内に埋め込むことも考えられる。

本発明の地下外壁１は、通常、第１鋼矢板壁１１と第２鋼矢板壁２１を別々に施工する。そのため、両者を近づけて打設すると、施工機械の把持位置の状況などにより鋼矢板の上端を揃えられないこともあり得る。

この場合は、一方または両方の鋼矢板壁１１、２１の頭部を切断して、図３のように両方の壁体の上端を揃えてもよいし、または上端の高さ位置が異なっていても構わない。その場合、鋼矢板壁１１、２１の鋼矢板１２、２２どうしの結合は、例えば図４に示すように高さが低い方の天端位置で溶接することができる。図中、符号３は溶接部を示す。

第１、第２鋼矢板壁１１、２１の上端の高さが異なる場合は、少なくとも高い方の鋼矢板壁の上端は地表面付近より高い位置とし、地面から突出した鋼矢板壁の頭部は、コーピングで化粧または上部構造物に埋め込まれる構造とするのがよい。

また、鋼矢板壁１１、２１の下端の高さ位置も特に揃える必要はない。一方の壁体以下の根入れ部分について必要に応じて削減することも可能である。

図５は、本発明に係る地下壁体の他の実施形態を示したものである。第１鋼矢板壁１１におけるハット形鋼矢板１２どうしの継手連結部１５に、第２鋼矢板壁２１におけるハット形鋼矢板２２のウェブ２３の山側の面が接するように配置されている他は、図１の実施形態と同様である。

図５の構造は、図１の形態と比較して、壁体としての厚さが大きくなり必要なスペースが大きくなるという問題はあるが、鋼矢板壁１１、２１どうしが接している領域が少ないので施工そのものは容易である。

また、構造物に近接する等の施工制限があって、施工機械の関係より鋼矢板１２、２２を配置する向きが限定されるなど、鋼矢板１２、２２のウェブ１３、２３の谷側の面にもう一方の鋼矢板壁における継手連結部１５、２５を接するように配置しにくいまたは配置できない場合でも施工可能である。

１…地下壁体、２…コーピング部、３…溶接部、
１１…第１鋼矢板壁、１２…ハット形鋼矢板、１３…ウェブ、１５…継手連結部、
２１…第２鋼矢板壁、２２…ハット形鋼矢板、２３…ウェブ、２５…継手連結部

Claims

鋼矢板を連結して構築された平行またはほぼ平行に位置する第１鋼矢板壁と第２鋼矢板壁を備える地下外壁構造であって、前記第１鋼矢板壁の継手どうしの連結部と前記第２鋼矢板壁の継手でない個所とが矢板法線方向に重なっており、かつ、当該重なる位置で前記第１鋼矢板壁と第２鋼矢板壁とが鋼矢板の長手方向に実質的に接しており、前記第１鋼矢板壁と第２鋼矢板壁の少なくとも一部が結合されて一体となっており、前記第１鋼矢板壁および第２鋼矢板壁のいずれか一方の鋼矢板壁の下端は地盤の支持層に到達しており、もう一方の鋼矢板壁の下端は前記支持層よりも上の高さにあることを特徴とする地下外壁構造。
前記第１鋼矢板壁および第２鋼矢板壁とは互いの頭部どうしで結合されている、請求項１記載の地下外壁構造。
前記第１鋼矢板壁および第２鋼矢板壁を構成する前記鋼矢板は、ウェブと、該ウェブの両端に設けられた一対のフランジと、該フランジの一端に設けられた腕部と、からハット形状に形成され、前記腕部の先端に継手が非対称形に設けられ、横断面形状を同一方向にそろえて連結できるようにした非対称Ｕ形鋼矢板であり、鋼矢板壁の矢板法線方向からみて、前記第１鋼矢板壁を構成する鋼矢板の継手どうしの連結部と前記第２鋼矢板壁を構成する鋼矢板のウェブとが重なっている、請求項１または２記載の地下外壁構造。
前記第１鋼矢板壁を構成する鋼矢板の継手どうしの連結部に、前記第２鋼矢板壁の凹部側の面が実質的に接している、請求項３記載の地下外壁構造。